小麦株高相关性状的遗传解析：基于SNP和SCV的关联与连锁分析揭示新位点及其育种价值

本研究针对小麦株高(PH)及其组分性状的遗传基础展开深入探索，通过结合单核苷酸多态性(SNP)和结构染色体变异(SCV)的关联分析，在281份小麦种质中鉴定出22个SNP位点和19个SCV位点，其中QPH.sxau-2A等5个新位点首次报道。研究揭示了株高组分性状的选择差异，验证了QSL.sxau-7B.1(Mr7B-13)的遗传效应，并将QPH.sxau-2A精细定位至41.8 Mb区间。该成果为小麦株型改良和分子标记辅助选择提供了重要遗传资源。

　　

小麦作为全球35%人口的主粮，其产量提升对粮食安全至关重要。株高(PH)是决定小麦株型结构和产量的关键性状，过高易倒伏，过低则影响生物量。尽管已鉴定出27个矮化基因和800多个数量性状位点(QTL)，但株高各组分性状(PHCs)如穗长(SL)和各节间长度(UI/LI2-LI5)的遗传调控机制仍不完善，特别是结构染色体变异(SCV)对株高的影响尚未系统研究。

山西农业大学小麦研究所联合国家旱作农业重点实验室的研究团队，在《BMC Plant Biology》发表了突破性研究。他们采用"关联分析+连锁验证"的创新策略，对281份中国小麦种质进行全基因组关联研究(GWAS)，结合双单倍体(DH)和重组自交系(RIL)群体验证，系统解析了株高相关性状的遗传基础。

研究运用高通量SNP芯片(15K/90K)和寡核苷酸荧光原位杂交(ONPM-FISH)技术，对自然群体进行基因分型；通过多年多点田间试验获取表型数据；采用混合线性模型(MLM)进行关联分析；利用WinQTLCart软件进行QTL定位；通过次级作图群体(542个家系)进行精细定位；结合中国春参考基因组(IWGSC v2.1)预测候选基因。

【结果】

1. 表型变异分析：发现现代品种较地方种质株高降低30.6 cm，其中顶节间(UI)降幅最大(6.2 cm)，而穗长(SL)反增1.3 cm。路径分析显示第三茎节(LI3)对株高直接效应最大(0.4)。

2. 遗传定位：GWAS鉴定出22个SNP位点和19个SCV位点，包括5个新位点(QPH.sxau-2A、QSL.sxau-7B.2等)。共定位分析发现14个SNP-SCV共定位标记，其中QSL.sxau-7B.1(Mr7B-13)在DH群体中验证可使穗长增加12.5%。

3. 位点验证：在RIL群体中验证了QPH.sxau-2A的遗传效应，通过重组系将其精细定位至2A染色体41.8 Mb区间(491.8-533.6 Mb)，预测TraesCS2A02G309300(OsARF19同源)等3个候选基因。

4. 选择趋势：现代品种中有利等位变异频率显著升高，携带≥5个有利变异的品种占37.7%。SCV标记Mg1B-1可使第五节间(LI5)缩短10.1%。

【结论与意义】
该研究首次系统整合SNP和SCV标记解析小麦株高遗传架构，揭示了育种过程中对各茎节长度的差异化选择。发现的QPH.sxau-2A和QLI5.sxau-1B等位点在不降低产量的前提下优化株型，为分子设计育种提供了新靶点。建立的SCV标记体系拓展了分子标记类型，其与SNP的累加效应为株高精准改良提供了新思路。研究结果对培育抗倒伏、高产小麦品种具有重要指导价值。